DirectX学习笔记--索引缓存绘图

àì夳堔傛蜴生んèń 2022-07-31 19:58 320阅读 0赞

## 引言： ##

顶点缓存绘制图形，虽然比较简单，但是简单的图形还好。一个三角形，三个点。但是，比如我们要绘制一个立方体，需要6\*2=12个三角形，总共要36个顶点，而实际上表示一个立方体只需要8个顶点就可以了。显然再使用顶点缓存绘图有些划不来，所以就有了索引缓存绘图。

## 定义： ##

索引缓存保存的就是一些索引，用于记录顶点缓存中每一个顶点的索引位置。这样，我们在定义顶点的时候，就不需要重复定义那些没有用的顶点坐标了，而是给出有用的顶点坐标，然后根据这些坐标在顶点缓存中的索引值给出顶点值，这样，大大方便了我们绘制图形。

##    步骤： ##

注意，索引缓存不是单独存在的，而是和顶点缓存配合使用的。使用索引缓存有以下几个步骤：

（这里只写了索引部分的，但是一定要注意索引是建立在顶点基础上的！顶点和索引都有的例子的在下面整个Demo中）

1.设计顶点格式，这个与顶点缓存一样，例如：

//------------绘制图形步骤1.定义灵活顶点格式
    #define D3DFVF_CUSTOMVERTEX (D3DFVF_XYZRHW|D3DFVF_DIFFUSE)//坐标为经过变换的屏幕坐标，顶点的颜色
    
    //------------根据上面定义的顶点格式，创建一个顶点的结构体
    struct stVertex
    {
    	float x, y, z,rhw;		//位置坐标
    	DWORD dwColor;			//颜色
    };

2.创建顶点缓存&索引缓存，创建的方式也与顶点缓存一样。只是方法变成了g\_pDevice->CreateIndexBuffer（）。

这里只给出创建索引缓存的代码：

LPDIRECT3DINDEXBUFFER9 g_pIB = NULL;

//创建索引缓冲区
    	g_pDevice->CreateIndexBuffer(
    		48 * sizeof(WORD),      //缓冲区大小
    		0,						//缓冲区属性
    		D3DFMT_INDEX16,			//索引大小，一般采用16位
    		D3DPOOL_DEFAULT,		//存储位置，默认为显卡缓存
    		&g_pIB,					//索引缓冲区指针的指针
    		NULL					//保留参数，NULL即可
    		);

3.填充顶点缓存以及索引缓存。填写的方法还是差不多。填之前要Lock，填完后要UnLock。中间把索引内容拷贝到缓冲区中。

这里只给出填充索引缓存的代码：

//设置索引数组
    	WORD index[] = {0, 1, 2, 0, 2, 3, 0, 3, 4, 0, 4, 5, 0, 5, 6, 0, 6, 7, 0, 7, 
    		8, 0, 8, 9, 0, 9, 10, 0, 10, 11, 0, 11, 12, 0, 12, 13, 0, 13, 14, 0, 14, 15, 0, 15, 16, 0, 16, 1};
    
    	WORD *pIneices = NULL;
    	//锁缓冲区
    	g_pIB->Lock(0, 0, (void**)&pIneices, 0);
    	//拷贝数据
    	memcpy(pIneices, index, sizeof(index));
    	//解锁
    	g_pIB->Unlock();

4.绘制图形。绘制部分有几个步骤也是和顶点缓存绘图一样。不同的在于setIndices设置索引缓存与绘制图形的函数

g_pDevice->BeginScene();
    
    	//----------绘制图形步骤6.设置数据源，设置灵活顶点格式，绘制图元
    
    		//设置数据流来源
    	g_pDevice->SetStreamSource(
    		0,						//数据流管道号（0-15）
    		g_pVB,					//数据来源
    		0,						//数据流偏移量
    		sizeof(stVertex)		//每个数据的字节数大小
    		);
    
    		//通知系统数据格式，以便解析数据
    	g_pDevice->SetFVF(D3DFVF_CUSTOMVERTEX);
    
    	//设置索引缓存
    	g_pDevice->SetIndices(g_pIB);
    
    	//使用索引缓存绘制图形
    	g_pDevice->DrawIndexedPrimitive(
    		D3DPT_TRIANGLELIST, //三角形列
    		0,				    //顶点起点，从那个顶点开始做为索引
    		0,					//最小索引值，通常为0
    		17,					//索引顶点的个数
    		0,					//起点索引，从第几个索引处开始绘制图元
    		16					//图元个数
    		);
    
    	g_pDevice->EndScene();

写了一个完整的Demo，绘制一个16边形：

思路：给出一个中心点，以及外围的16个点，根据三角函数以及半径求得每个点的坐标。如果用顶点缓冲区绘图需要 3 \* 16个顶点。而这里我们使用索引缓冲区绘图，只需要定义每个顶点即可。即16 + 1 = 17个顶点。

上Demo:

// D3DDemo.cpp : 定义应用程序的入口点。
    //
    
    #include "stdafx.h"
    #include "D3DDemo.h"
    
    #define MAX_LOADSTRING 100
    
    // 全局变量:
    HINSTANCE hInst;								// 当前实例
    TCHAR szTitle[MAX_LOADSTRING];					// 标题栏文本
    TCHAR szWindowClass[MAX_LOADSTRING];			// 主窗口类名
    
    // 此代码模块中包含的函数的前向声明:
    HWND                g_hWnd;
    ATOM				MyRegisterClass(HINSTANCE hInstance);
    BOOL				InitInstance(HINSTANCE, int);
    LRESULT CALLBACK	WndProc(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM);
    
    //---------改造3D窗口需要的内容------------
    LPDIRECT3D9 g_pD3D = NULL; //D3D接口指针
    LPDIRECT3DDEVICE9 g_pDevice = NULL;//D3D设备指针
    
    
    //------------绘制图形步骤1.定义灵活顶点格式
    #define D3DFVF_CUSTOMVERTEX (D3DFVF_XYZRHW|D3DFVF_DIFFUSE)//坐标为经过变换的屏幕坐标，顶点的颜色
    
    //------------绘制图形步骤2.根据上面定义的顶点格式，创建一个顶点的结构体
    struct stVertex
    {
    	float x, y, z,rhw;		//位置坐标
    	DWORD dwColor;			//颜色
    };
    
    //----------绘制图形步骤3.声明一个顶点缓冲区指针&一个索引缓冲区指针
    LPDIRECT3DVERTEXBUFFER9 g_pVB = NULL;
    LPDIRECT3DINDEXBUFFER9 g_pIB = NULL;
    
    //初始化顶点缓冲区
    void initVB()
    {
    	//----------绘制图形步骤4.定义一个结构体数组用来给每个顶点赋值
    	//数组中存储当前程序中顶点的数据
    
    	
    	stVertex vertex[17];
    	vertex[0].x = 400.0f;
    	vertex[0].y = 300.0f;
    	vertex[0].z = 0.0f;
    	vertex[0].rhw = 1.0f;
    	vertex[0].dwColor = D3DCOLOR_XRGB(rand()%256, rand()%256, rand()%256);
    	for (int i = 0; i <16; i++)
    	{
    		vertex[i + 1].x = (float)(250 * sin(i * 3.14 / 8.0)) + 400;
    		vertex[i + 1].y = (float)(250 * cos(i * 3.14 / 8.0)) + 300;
    		vertex[i + 1].z = 0.0f;
    		vertex[i + 1].rhw = 1.0f;
    		vertex[i + 1].dwColor = D3DCOLOR_XRGB(rand()%256, rand()%256, rand()%256);
    	};
    
    	//----------绘制图形步骤5.为定点缓冲区分配内存，并将数组中的顶点值拷贝到顶点缓冲区中
    	//通过设备指针来创建顶点缓冲区，用来存储顶点数据
    	g_pDevice->CreateVertexBuffer(
    		sizeof(vertex),					//顶点缓冲区大小
    		D3DUSAGE_WRITEONLY,				//顶点缓冲区作用
    		D3DFVF_CUSTOMVERTEX,			//通知系统顶点格式
    		D3DPOOL_MANAGED,				//顶点缓冲区存储位置，此处表示由系统处理
    		&g_pVB,							//返回顶点缓冲区指针
    		NULL							//系统保留参数，NULL
    		);
    
    	void* pVertices = NULL;
    
    	//锁定顶点缓冲区，向其中拷贝数据
    	g_pVB->Lock(
    		0,								//锁定的偏移量
    		sizeof(vertex),					//锁定的大小
    		&pVertices,						//锁定之后存储空间
    		0								//锁定的标识，0
    		);
    
    	//将数组中的内容拷贝到缓冲区中
    	memcpy(pVertices, vertex, sizeof(vertex));
    
    	//解锁
    	g_pVB->Unlock();
    
    }
    
    //初始化索引缓冲区
    void initIB()
    {
    	//创建索引缓冲区
    	g_pDevice->CreateIndexBuffer(
    		48 * sizeof(WORD),      //缓冲区大小
    		0,						//缓冲区属性
    		D3DFMT_INDEX16,			//索引大小，一般采用16位
    		D3DPOOL_DEFAULT,		//存储位置，默认为显卡缓存
    		&g_pIB,					//索引缓冲区指针的指针
    		NULL					//保留参数，NULL即可
    		);
    	//设置索引数组
    	WORD index[] = {0, 1, 2, 0, 2, 3, 0, 3, 4, 0, 4, 5, 0, 5, 6, 0, 6, 7, 0, 7, 
    		8, 0, 8, 9, 0, 9, 10, 0, 10, 11, 0, 11, 12, 0, 12, 13, 0, 13, 14, 0, 14, 15, 0, 15, 16, 0, 16, 1};
    
    	WORD *pIneices = NULL;
    	//锁缓冲区
    	g_pIB->Lock(0, 0, (void**)&pIneices, 0);
    	//拷贝数据
    	memcpy(pIneices, index, sizeof(index));
    	//解锁
    	g_pIB->Unlock();
    }
    
    
    void onCreatD3D()
    {
    	g_pD3D = Direct3DCreate9(D3D_SDK_VERSION);
    	if (!g_pD3D)
    		return;
    
    	//检测硬件设备能力的方法
    	/*D3DCAPS9 caps;
    	ZeroMemory(&caps, sizeof(caps));
    	g_pD3D->GetDeviceCaps(D3DADAPTER_DEFAULT, D3DDEVTYPE_HAL, &caps);*/
    
    	//获得相关信息，屏幕大小，像素点属性
    	D3DDISPLAYMODE d3ddm;
    	ZeroMemory(&d3ddm, sizeof(d3ddm));
    
    	g_pD3D->GetAdapterDisplayMode(D3DADAPTER_DEFAULT, &d3ddm);
    
    
    	//设置全屏模式
    	D3DPRESENT_PARAMETERS d3dpp;
    	ZeroMemory(&d3dpp, sizeof(d3dpp));
    	/*d3dpp.Windowed = false;
    	d3dpp.BackBufferWidth = d3ddm.Width;
    	d3dpp.BackBufferHeight = d3ddm.Height;*/
    
    	d3dpp.Windowed = true;
    	d3dpp.BackBufferFormat = d3ddm.Format;
    	d3dpp.BackBufferCount = 1;
    
    	d3dpp.SwapEffect = D3DSWAPEFFECT_DISCARD;//交换后原缓冲区数据丢弃
    
    	//是否开启自动深度模板缓冲
    	d3dpp.EnableAutoDepthStencil = true;
    	//当前自动深度模板缓冲的格式
    	d3dpp.AutoDepthStencilFormat = D3DFMT_D16;//每个像素点有16位的存储空间，存储离摄像机的距离
    	
    
    	g_pD3D->CreateDevice(D3DADAPTER_DEFAULT, D3DDEVTYPE_HAL, g_hWnd, D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING, &d3dpp, &g_pDevice);
    
    	if (!g_pDevice)
    		return;
    
    	//设置渲染状态，设置启用深度值
    	g_pDevice->SetRenderState(D3DRS_ZENABLE, true);
    
    	//设置渲染状态，关闭灯光
    	g_pDevice->SetRenderState(D3DRS_LIGHTING, false);
    
    	//设置渲染状态，裁剪模式
    	g_pDevice->SetRenderState(D3DRS_CULLMODE, D3DCULL_NONE);
    
    	//g_pDevice->SetRenderState(D3DRS_CULLMODE, D3DCULL_NONE) ;
    
    }
    
    void onInit()
    {
    	//初始化D3D
    	onCreatD3D();
    
    	//初始化顶点缓冲区
    	initVB();
    	//初始化索引缓冲区
    	initIB();
    }
    
    void onDestroy()
    {
    	if (!g_pDevice)
    		g_pDevice->Release();
    	g_pDevice = NULL;
    }
    
    void onLogic(float fElapsedTime)
    {
    	
    }
    
    void onRender(float fElasedTime)
    {
    	//前两个参数是0和NULL时，清空整个游戏窗口的内容（清的是后台）
    	//第三个是清除的对象：前面表示清除颜色缓冲区，后面表示清除深度缓冲区,D3DCLEAR_STENCIL清空模板缓冲区
    	g_pDevice->Clear(0, NULL, D3DCLEAR_TARGET|D3DCLEAR_ZBUFFER, D3DCOLOR_XRGB(0,100,100), 1.0f, 0);
    
    	g_pDevice->BeginScene();
    
    	//----------绘制图形步骤6.设置数据源，设置灵活顶点格式，绘制图元
    
    		//设置数据流来源
    	g_pDevice->SetStreamSource(
    		0,						//数据流管道号（0-15）
    		g_pVB,					//数据来源
    		0,						//数据流偏移量
    		sizeof(stVertex)		//每个数据的字节数大小
    		);
    
    		//通知系统数据格式，以便解析数据
    	g_pDevice->SetFVF(D3DFVF_CUSTOMVERTEX);
    
    	绘制图元 
    	//g_pDevice->DrawPrimitive(
    	//	D3DPT_TRIANGLESTRIP,     //三角形列
    	//	0,						//起始点编号
    	//	15						//图元数量
    	//	);
    
    	//设置索引缓存
    	g_pDevice->SetIndices(g_pIB);
    
    	//使用索引缓存绘制图形
    	g_pDevice->DrawIndexedPrimitive(
    		D3DPT_TRIANGLELIST, //三角形列
    		0,				    //顶点起点，从那个顶点开始做为索引
    		0,					//最小索引值，通常为0
    		17,					//索引顶点的个数
    		0,					//起点索引，从第几个索引处开始绘制图元
    		16					//图元个数
    		);
    
    	g_pDevice->EndScene();
    
    
    	g_pDevice->Present(NULL, NULL, NULL, NULL);
    }
    
    
    int APIENTRY _tWinMain(_In_ HINSTANCE hInstance,
                         _In_opt_ HINSTANCE hPrevInstance,
                         _In_ LPTSTR    lpCmdLine,
                         _In_ int       nCmdShow)
    {
    	UNREFERENCED_PARAMETER(hPrevInstance);
    	UNREFERENCED_PARAMETER(lpCmdLine);
    
     	// TODO: 在此放置代码。
    	MSG msg;
    	HACCEL hAccelTable;
    
    	// 初始化全局字符串
    	LoadString(hInstance, IDS_APP_TITLE, szTitle, MAX_LOADSTRING);
    	LoadString(hInstance, IDC_D3DDEMO, szWindowClass, MAX_LOADSTRING);
    	MyRegisterClass(hInstance);
    
    	// 执行应用程序初始化:
    	if (!InitInstance (hInstance, nCmdShow))
    	{
    		return FALSE;
    	}
    
    	hAccelTable = LoadAccelerators(hInstance, MAKEINTRESOURCE(IDC_D3DDEMO));
    
    	
    
    	ZeroMemory(&msg, sizeof(msg));
    	while (msg.message != WM_QUIT)
    	{
    		if (PeekMessage(&msg, NULL, 0, 0, PM_REMOVE))
    		{
    			TranslateMessage(&msg);
    			DispatchMessage(&msg);
    		}
    		else
    		{
    			static DWORD dwTime = timeGetTime();
    			DWORD dwCurrentTime = timeGetTime();
    			DWORD dwElapsedTime = dwCurrentTime - dwTime;
    			float fElapsedTime = dwElapsedTime * 0.001f;
    
    			//------------渲染和逻辑部分代码----------
    			onLogic(fElapsedTime);
    			onRender(fElapsedTime);
    			//-----------------------------------------
    			if (dwElapsedTime < 1000 / 60)
    			{
    				Sleep(1000/ 60 - dwElapsedTime);
    			}
    			dwTime = dwCurrentTime;
    		}
    	}
    
    	onDestroy();
    	return (int) msg.wParam;
    }
    
    
    
    //
    //  函数: MyRegisterClass()
    //
    //  目的: 注册窗口类。
    //
    ATOM MyRegisterClass(HINSTANCE hInstance)
    {
    	WNDCLASSEX wcex;
    
    	wcex.cbSize = sizeof(WNDCLASSEX);
    
    	wcex.style			= CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;
    	wcex.lpfnWndProc	= WndProc;
    	wcex.cbClsExtra		= 0;
    	wcex.cbWndExtra		= 0;
    	wcex.hInstance		= hInstance;
    	wcex.hIcon			= LoadIcon(hInstance, MAKEINTRESOURCE(IDI_D3DDEMO));
    	wcex.hCursor		= LoadCursor(NULL, IDC_ARROW);
    	wcex.hbrBackground	= (HBRUSH)(COLOR_WINDOW+1);
    	wcex.lpszMenuName	= MAKEINTRESOURCE(IDC_D3DDEMO);
    	wcex.lpszClassName	= szWindowClass;
    	wcex.hIconSm		= LoadIcon(wcex.hInstance, MAKEINTRESOURCE(IDI_SMALL));
    
    	return RegisterClassEx(&wcex);
    }
    
    //
    //   函数: InitInstance(HINSTANCE, int)
    //
    //   目的: 保存实例句柄并创建主窗口
    //
    //   注释:
    //
    //        在此函数中，我们在全局变量中保存实例句柄并
    //        创建和显示主程序窗口。
    //
    BOOL InitInstance(HINSTANCE hInstance, int nCmdShow)
    {
    
       hInst = hInstance; // 将实例句柄存储在全局变量中
    
       g_hWnd = CreateWindow(szWindowClass, szTitle, WS_OVERLAPPEDWINDOW,
          CW_USEDEFAULT, 0, CW_USEDEFAULT, 0, NULL, NULL, hInstance, NULL);
    
       if (!g_hWnd)
       {
          return FALSE;
       }
    
     
    
       SetMenu(g_hWnd, NULL);
       ShowWindow(g_hWnd, nCmdShow);
       UpdateWindow(g_hWnd);
    
       onInit();
    
       return TRUE;
    }
    
    //
    //  函数: WndProc(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM)
    //
    //  目的: 处理主窗口的消息。
    //
    //  WM_COMMAND	- 处理应用程序菜单
    //  WM_PAINT	- 绘制主窗口
    //  WM_DESTROY	- 发送退出消息并返回
    //
    //
    LRESULT CALLBACK WndProc(HWND g_hWnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
    {
    	switch (message)
    	{
    	case WM_KEYDOWN:
    		if (wParam == VK_ESCAPE)
    			PostQuitMessage(0);
    		break;
    	case WM_CLOSE:
    		DestroyWindow(g_hWnd);
    		break;
    	case WM_DESTROY:
    		PostQuitMessage(0);
    		break;
    	default:
    		return DefWindowProc(g_hWnd, message, wParam, lParam);
    	}
    	return 0;
    }

run一下，还是很漂亮的！  
![Center][]

关于三角形的绕序以及三角形正反面的判定：

DirectX用的是左手坐标系，我们用左手除了大拇指的四个手指按顺时针方向对某个三角形绕圈，大拇指指的方向就是三角形正面了。

[Center]: /images/20220801/fa921d036eee4e3495cfa04e35eda36e.png